TCP vs UDP

🚀 전송 계층

전송 계층(Transport Layer)은 송신자와 수신자를 연결하는 통신 서비스를 제공하는 계층으로, 대표적으로 TCP와 UDP가 있다.

TCP는 패킷 사이의 순서를 보장한다. 또한, 연결 지향 프로토콜을 사용해서 신뢰성을 구축해서 수신 여부를 확인하며 '가상 회선 패킷 교환 방식'을 사용한다.

반면 UDP는 패킷 사이의 순서를 보장하지 않고 수신 여부를 확인하지 않으며 단순히 데이터만 주는 '데이터그램 패킷 교환 방식'을 사용한다.

 

 

 

📯 가상회선 패킷 교환 방식

가상 회선 식별자가 포함되며 모든 패킷을 전송하면 가상 회선이 해제되고 패킷들은 전송된 순서대로 도착하는 방식이다. 

 

 

 

📦 데이터그램 패킷 교환 방식

데이터그램 패킷 교환 방식은 패킷이 독립적으로 이동하며, 각각의 패킷이 최적의 경로를 선택하여 이동하는 방식이다. 따라서 패킷이 도착한 순서가 달라질 수 있다.

 

 

 

🔎 UDP(User Datagram Protocol): 비연결형 

UDP는 트랜스포트 계층 프로토콜이 할 수 있는 최소 기능으로 동작한다. 다중화/역다중화와 간단한 오류 검사 기능만 제공할 뿐, UDP는 흐름 제어, 오류제어 또는 손상된 세그먼트의 수신에 대한 재전송을 하지 않는다.

또한, UDP는 세그먼트를 송신하기 전에 핸드셰이크를 사용하지 않기 때문에 빠르다는 장점이 있다. 때때로 클라이언트는 서버에게 매우 간단한 요청을 보내고, 빠른 응답을 기다리기에 이런 경우는 UDP가 적합하다. 하지만 신뢰성은 보장하지 못한다는 단점이 있다.

 

 

 

🔎 TCP(Transmission Control Protocol): 연결 지향형 

위에서 말한 것처럼 UDP는 데이터그램 패킷 교환 방식을 사용하기 때문에 데이터의 전송 순서를 보장하지 않는다. 먼저 보낸 게 제일 마지막에 도착할 수도 있고 뒤죽박죽 될 수 있다.

하지만 많은 인터넷 분야에서는 데이터의 순차전달과 신뢰성을 요구하기 때문에 TCP가 등장하게 되었다.

TCP 서비스는 송신자와 수신자 모두가 소켓이라고 부르는 종단점을 생성함으로써 이루어진다. TCP는 3-way hankshake를 통해 신뢰적인 데이터 전송을 보장하고, 데이터를 전송하기 전에 미리 연결을 안전하게 설정하기 때문에 연결 지향형이다.

 

TCP 연결은 전이중(full-duplex) 서비스를 제공한다. A가 B에게 데이터를 전송하는 동시에 B가 A에게도 데이터를 전송 즉, A가 데이터를 보내는 동시에 수신할 수 있는 것이다.

또한, TCP 연결은 항상 단일 송신자와 단일 수신자 사이의 점대점(point-to-point) 방식이다. A가 B와 C에게 동시에 연결을 설정할 수 없는 것이다.  

 

 

 

🤷‍♀️ 항상 TCP가 UDP 보다  더 좋을까?

TCP는 3-handshaking을 통해 신뢰적인 데이터 전송 서비스를 제공한다. UDP는 그렇지 못하니까 항상 TCP가 더 좋은 거 아닌가?라고 생각할 수 있지만 정답은 아니다. 실제로 많은 애플리케이션은 TCP보다 UDP에 더 적합한데 그 이유는 아래와 같다.

 

1. 애플리케이션의 제어 

실시간 애플리케이션은 때때로 최소 전송률을 요구하고, 과도하게 지연되는 세그먼트 전송을 원하지 않으며, 조금의 데이터 손실 정도는 허용할 수도 있다. 때문에 혼잡 제어 메커니즘을 가진 TCP와는 적합하지 않다. 대신 UDP를 사용하면서 UDP가 제공하지 않는 기능을 애플리케이션에서 추가 기능으로 구현할 수 있다.

 

2. 연결 설정이 없다.

TCP는 신뢰적인 데이터 전송을 위해 3-way handshaking을 사용한다. 반면에 UDP는 이러한 과정 없이 바로 데이터가 전송된다. 따라서 UDP는 데이터를 보내기 이전에 어떠한 준비과정도 없기 때문에 굉장히 빠르다.

 

3. 연결 상태가 없다.

연결 상태가 없다는 것은 공간을 많이 차지하지 않는다는 것이다.

TCP의 경우 종단 시스템에서 연결 상태를 유지해야 하고, 이 말은 연결 상태를 저장할 공간이 필요하다는 것이다. 수신 버퍼, 송신 버퍼, 혼잡 제어 파라미터... 등등 TCP는 저장해야 할 정보가 굉장히 많다.

반면에 UDP는 연결 상태를 유지하지 않고 따라서 어떠한 정보도 기록하지 않기 때문에 공간을 덜 차지하고, 더욱 많은 클라이언트를 수용할 수 있다.

 

4. 작은 패킷 헤더 오버헤드

TCP는 저장해야 할 정보가 많은 만큼 헤더의 크기가 최소 20바이트이다. 반면에 UDP는 TCP보다 12바이트나 적은 8바이트의 헤더를 갖고 있다. 

 

 

 

⚡️ 한눈에 비교하는 TCP vs UDP

 

 

 

 

🔗 References

📖 컴퓨터 네트워킹 하향식 접근

JaeYeopHan/Interview_Question_for_Beginner

geeksforgeeks.org/differences-between-tcp-and-udp